CNC 가공 vs 3D 프린팅: 어느 기술이 우수한 성능을 제공하는가?

기술의 지속적인 업데이트와 반복으로 제품 생산 방식도 전통적인 CNC 가공(제조 공정)에서 3D 프린팅(적층 제조)으로 발전해 왔습니다.

물론 3D 프린팅은 강력한 장점을 가지고 있지만, 그렇다면 CNC 가공이 도태될까요? 이 기사는 이 질문에 초점을 맞춰 분석하며 동일한 혼란에 답하고자 합니다.

CNC 가공의 장점은 무엇인가?

CNC 가공은 CNC 가공 공구로 가공하는 것입니다. CNC 수치 제어 공작기계는 CNC 가공 언어(보통 G코드)로 프로그래밍되고 제어됩니다.

CNC 가공 G코드 언어는 CNC 공작기계가 가공 공구가 채택하는 데카르트 위치 좌표를 알려주며 공구의 이송 속도와 스핀들 속도, 공구 교환 및 냉각수 같은 기능을 제어합니다.

CNC 가공은 수동 가공에 비해 큰 장점이 있습니다! 예:

1. CNC 가공으로 생산된 부품은 매우 정확하고 반복 가능합니다;
2. CNC 가공은 수동 가공으로 할 수 없는 복잡한 형상의 부품을 생산할 수 있습니다.

CNC 가공 기술은 이제 널리 사용되고 있으며 대부분의 가공 작업장에 CNC 가공 능력이 있습니다. 일반적인 가공 작업장에서 가장 흔한 CNC 가공 방법은 CNC 터닝, CNC 밀링, EDM 와이어 컷팅입니다.

CNC 밀링 공구는 CNC 밀링 머신 또는 CNC 가공 센터라고 불립니다. CNC 터닝을 수행하는 선반을 CNC 터닝 센터라고 합니다. CNC 가공 G코드는 수동으로 프로그래밍할 수 있지만, 보통 공작소는 CAM(Computer Aided Manufacturing) 소프트웨어를 사용하여 CAD(Computer-Aided Design) 파일을 자동으로 읽고 CNC 공작기계를 제어하는 G코드 프로그램을 생성합니다.

3D 프린팅의 장점은 무엇인가?

새로운 제조 기술로서 3D 프린팅은 미디어로부터 제3차 산업 혁명의 시작으로 찬사를 받습니다. 그렇다면 3D 프린팅이란 무엇일까요?

3D 프린팅은 일종의 신속 프로토타이핑 기술에 속하며, 디지털 모델 파일(즉, "적층 성형")을 기반으로 층층이 쌓아 올려 물체를 구축하는 기술입니다. 과거에는 금형 제작, 산업 디자인 등 분야에서 모델을 만드는 데 자주 사용되었지만, 이제 3D 프린팅은 일부 제품의 직접 제조에 점차 사용되고 있습니다. 특히 고부가가치 제품(고관절, 치아, 일부 항공기 부품 등).

3D 프린팅 기술의 장점:

1. 소재 절약. 잔여물 제거가 필요 없어 소재 이용률을 높이고 생산 라인을 포기함으로써 비용 절감;
2. 고정밀과 고복잡성 달성 가능, 기존 방법으로 생산할 수 없는 매우 복잡한 부품 생산 가능;
3. 전통적인 공구, 지그, 공작기계, 금형 없이 컴퓨터의 어떤 형상이든 3D CAD 그래픽을 직접 물리적 제품으로 생성 가능;
4. 컴퓨터의 3차원 설계를 물리적 모델로 자동, 신속, 직접, 정확하게 변환하고 심지어 직접 부품이나 금형 제조 가능, 제품 개발 주기 효과적 단축;
5. 3D 프린팅은 중앙 집중식 고정 제조 작업장이 필요 없고 분산 생산 특성 보유;
6. 3D 프린팅은 몇 시간 만에 성형 가능, 설계자와 개발자가 평면도에서 입체로 도약 가능;
7. 조립된 제품 프린팅 가능, 조립 비용 절감 및 대량 생산 방식에 도전 가능.

CNC 가공과 3D 프린팅의 차이점은 무엇인가?

CNC 가공이 3D 프린팅으로 대체될지 알고 싶다면 먼저 차이점을 알아야 합니다.

3D 프린팅과 CNC 가공 소재의 차이

3D 프린팅 소재는 주로 액체 레진(SLA), 나일론 파우더(SLS), 금속 파우더(SLM), 석고 파우더(풀컬러 프린팅), 사암 파우더(풀컬러 프린팅), 필라멘트(DFM), 시트(LOM) 등입니다.

액체 레진, 나일론 파우더, 금속 파우더가 산업용 3D 프린팅 시장의 절대 다수를 차지합니다.

CNC 가공에 사용되는 소재는 모두 판재 형태, 즉 판상 소재입니다. 부품의 길이, 너비, 높이, 마모를 측정하여 해당 크기의 판재를 절단하여 가공합니다.

CNC 가공 소재의 선택지가 3D 프린팅보다 더 많습니다. 일반적인 하드웨어와 플라스틱 시트를 CNC 가공할 수 있으며, 성형 부품의 밀도가 3D 프린팅보다 더 좋습니다.

성형 원리에 따른 부품 차이

앞서 언급했듯이 3D 프린팅은 적층 제조의 일종입니다. 원리는 모델을 N층/N다중 포인트로 자른 다음 순서대로 층층이/비트별로 쌓아 올리는 것으로, 블록 쌓기와 같습니다.

따라서 3D 프린팅은 중공 부품 등 복잡한 구조의 부품을 효과적으로 가공할 수 있지만, CNC는 중공 부품 가공이 어렵습니다.

CNC 가공은 소재 제거 제조입니다. 프로그래밍된 공구 경로에 따라 다양한 공구가 고속으로 회전하며 필요한 부품을 절삭해 냅니다. 따라서 CNC 가공은 특정 반경의 둥근 모서리만 가공할 수 있고 내부 직각을 직접 가공할 수 없으며, 와이어 컷팅/방전 등의 공정으로 실현해야 합니다. 외부 직각은 CNC 가공으로 문제없습니다.

따라서 내부 직각이 있는 부품은 3D 프린팅을 고려할 수 있습니다.

표면도 있습니다. 부품의 표면적이 상대적으로 큰 경우 3D 프린팅을 선택하는 것이 좋습니다. CNC 가공으로 표면을 가공하면 시간이 많이 걸리고, 프로그래밍과 조작자 경험이 충분하지 않으면 부품에 뚜렷한 선이 남기 쉽습니다.

어떤 사람들은 3D 프린팅이 케이크 가루로 케이크를 쌓아 올리는 것이고, CNC는 큰 케이크를 작은 케이크로 자르는 것이라고 말합니다. 정말 단순하고 이해하기 쉽습니다.

후처리 차이

3D 프린팅 부품의 후처리 옵션은 많지 않습니다. 일반적으로 연마, 오일 분사, 디버링, 염색 등입니다.

CNC 가공 부품의 후처리 옵션은 다양합니다. 연마, 오일 분사, 디버링 외에도 도금, 실크스크린 인쇄, 패드 인쇄, 금속 산화, 레이저 조각, 샌드블라스팅 등이 있습니다.

들리는 순서가 있고 기술 분야에 전문성이 있습니다. CNC 가공과 3D 프린팅은 각각 장단점이 있습니다. 올바른 가공 기술 선택은 프로토타입 프로젝트에 결정적인 영향을 미칩니다.

3D 프린팅이 CNC 가공을 대체할 것인가?

CNC 가공이 구식 가공 기술로 존재하지만, 지속적인 소프트웨어와 하드웨어 최적화로 CNC 가공의 가공 정밀도가 크게 향상되었습니다(특히 후처리에서 다양한 표면 처리 방법 사용 가능). 3D 프린팅에 많은 장점이 있지만 CNC 가공은 확실히 3D 프린팅으로 대체되지 않을 것입니다.

• CNC 가공은 공구 수를 크게 줄일 수 있으며 복잡한 형상의 부품에 복잡한 공구가 필요하지 않습니다. 부품의 형상과 크기를 변경하려면 부품 가공 프로그램만 수정하면 되므로 신제품 개발과 수정에 적합합니다.
• CNC 가공의 가공 품질이 안정적이고 정밀도가 높으며 반복성이 높아 항공기 가공 요구사항에 적합합니다.
• 다품종 소량 생산의 경우 생산 효율이 높습니다. CNC 가공은 생산 준비 시간, 공작기계 조정, 공정 검사 시간을 줄일 수 있고 최적 절삭량 사용으로 절삭 시간이 단축됩니다.
• CNC 가공은 기존 방법으로 가공하기 어려운 복잡한 프로파일을 가공할 수 있고 심지어 관측할 수 없는 일부 가공 부품도 가공할 수 있습니다.

중국의 고품질 CNC 가공 서비스 제공업체인 JTR은 매일 전 세계 고객으로부터 수많은 주문을 받습니다. 이는 제품 생산 가공 시장에서 CNC 가공이 여전히 강력한 우위를 점하고 있음을 보여줍니다. 게다가 CNC 가공이 제품에 가져올 수 있는 세밀한 표현은 3D 프린팅이 따라올 수 없습니다.